تقليل فقد الطاقة في أنابيب البترول باستخدام طلاء داخلي نانوني.. في رسالة دكتوراه
فقدان الطاقة في أنابيب البترول هو تحدٍ كبير يواجه صناعة النفط والغاز، ويتسبب في العديد من المشاكل والعواقب السلبية. يمكن تلخيص هذه المخاطر على النحو التالي:
- تآكل الأنابيب: يؤدي فقدان الطاقة إلى تغيرات في الضغط ودرجة الحرارة داخل الأنبوب، مما قد يتسبب في تآكل أجزاء منه، خاصة في المناطق التي تتلامس مع السوائل الكيميائية أو المواد الكاشفة. هذا التآكل يضعف الأنبوب ويجعله عرضة للتسرب والانفجار.
- انخفاض كفاءة النقل: يؤدي انخفاض الضغط الناتج عن فقد الطاقة إلى تقليل سرعة تدفق النفط والغاز في الأنبوب، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الإنتاجية وتزايد التكاليف التشغيلية.
- تكوين الهيدرات: في حالة نقل الغاز الطبيعي، قد يؤدي انخفاض درجة الحرارة الناجم عن فقد الطاقة إلى تكوين الهيدرات، وهي مركبات صلبة تتكون من الماء والغاز، والتي يمكن أن تسد الأنبوب وتوقف تدفق الغاز.
- التسرب: قد يؤدي تآكل الأنابيب أو انسدادها إلى تسرب النفط أو الغاز إلى البيئة المحيطة، مما يتسبب في تلوث التربة والمياه وتدمير الحياة البرية.
- الحرائق والانفجارات: في حالة تسرب الغاز، قد يحدث اشتعال أو انفجار، مما يؤدي إلى خسائر مادية وبشرية كبيرة.
- انقطاع الإمدادات: قد يؤدي فقدان الطاقة إلى انقطاع إمدادات النفط والغاز عن المستهلكين، مما يسبب شللًا في العديد من القطاعات الاقتصادية.
Table of Contents
أسباب فقدان الطاقة:
- العوامل الطبيعية: مثل التغيرات في درجة الحرارة والضغط، وتآكل التربة، والزلازل.
- العوامل البشرية: مثل الأخطاء في التصميم والتصنيع والتشغيل، والصيانة غير السليمة، والتآكل الناتج عن المواد الكيميائية.
طرق الحد من فقدان الطاقة:
- العزل الحراري: استخدام مواد عازلة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة داخل الأنبوب.
- المراقبة المستمرة: استخدام أجهزة الاستشعار لمراقبة الضغط ودرجة الحرارة والتدفق داخل الأنبوب.
- الصيانة الدورية: إجراء فحوصات دورية للأنابيب والكشف عن أي تلف أو تسرب.
- استخدام مواد مقاومة للتآكل: استخدام مواد عالية الجودة مقاومة للتآكل في تصنيع الأنابيب.
- تحديث التقنيات: استخدام أحدث التقنيات في تصميم وتشغيل أنابيب النفط والغاز.
تقليل فقد الطاقة في أنابيب البترول باستخدام طلاء داخلي نانوني
من هنا تمكن الباحث الدكتور عمرو حامد جودة، بكالوريوس هندسة “ميكانيكا قوي” كلية الهندسة بشبرا ، جامعة بنها من إعداد دراسة دكتوراه الفلسفة في العلوم البيئية، بكلية الدراسات والبحوث البيئية، جامعة عين شمس بعنوان : تقليل فقد الطاقة في أنابيب البترول باستخدام طلاء داخلي نانوني، وذلك تحت إشراف د. نهي سمير دنيا، أستاذ الهيدروليكا البيئية , قسم العلوم الهندسية البيئية عميد كلية الدراسات العليا والبحوث البيئية السابق، د. مصطفى محمد حسن خليل, أستاذ الكيمياء غير العضوية , قسم الكيمياء, كلية العلوم , جامعة عين شمس، د. أحمد شفيق الجندي , أستاذ الهندسة البيئية , قسم هندسة التشييد , الجامعة الامريكية بالقاهرة. وفقا لموقع (المستقبل الأخضر).
تفاصيل الخبر تقول: يعد تطبيق الطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب طريقة فعالة تستخدم لتحسين التدفق وزيادة سلامة خطوط الأنابيب حيث يمكن أن يؤدي استخدام طلاء خطوط الأنابيب الداخلية إلى تقليل معامل الاحتكاك، وبالتالي يمكن زيادة معدل التدفق الذي يمكن توصيله عبر خطوط الأنابيب وأن تقليل خشونة السطح الداخلية لخط الأنابيب باستخدام الطلاء الداخلي يمكن أن يعطي ميزة لزيادة قدرة التدفق في خط الأنابيب للتعامل مع كمية أكبر من السوائل إذا ما قورنت بخطوط الأنابيب غير المطلية.
وأشار الباحث إلى أن هناك العديد من أنواع الطلاء ذات المقاومة العالية للتآكل والتي يمكن استخدامها للطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب ذكرت المراجع أن الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) يمكن أن تعزز خصائص الطلاء لتطبيق خطوط الأنابيب.
تقليل الفقد في الضغط
وفي هذا العمل، تم تطوير طلاء من الإيبوكسي معزز بجزيئات TiO₂ النانوية من أجل التحقق من قابلية استخدامه في تطبيقات خطوط أنابيب النفط والغاز لتوفير الطاقة عن طريق تقليل الفقد في الضغط، بالإضافة إلى زيادة متانة خط الأنابيب.
وتابع الباحث أنه بناء على ذلك، تم تقييم تأثير طلاء النانو على سلامة خطوط الأنابيب مع الأخذ في الاعتبار التأثير البيئي من حيث البصمة الكربونية من خلال وضع خطة مكونة من أربع مراحل:
– تخليق جسيمات TiO₂ النانو نية
– تحضير الطلاء بتركيزات مختلفة
– تطبيق الطلاء واختبار الخواص الميكانيكية والكيميائية بالإضافة الي فحص خشونة السطح
– دراسة تأثير استخدام طلاء النانو على توفير الطاقة وتقليل البصمة الكربونية عن طريق إجراء محاكاة لتطبيق طلاء النانو على خطوط الأنابيب بسوائل مختلفة.
وتوصل الباحث الى عدد من النتائج منها:
– أن إضافة جسيمات TiO₂ النانوية يمكنها تحسين الخواص الميكانيكية والكيميائية لطلاء الإيبوكسي إلى الحدود المقبولة للاستخدام في خطوط الأنابيب البترولية.
– توفير كبير في فقد الطاقة بسبب الاحتكاك مقارنة بخطوط الأنابيب غير المطلية.
– استخدام طلاء الايبوكسي النانوي في الطلاء الداخلي لخطوط الأنابيب يمكن أن يقلل من الطاقة التي تحتاجها المضخات لضخ المنتجات البترولية.
من ناحية أخرى، فإن تقليل الخشونة الداخلية لخط الأنابيب باستخدام الطلاء الداخلي يمكن أن يعطي ميزة لزيادة سعة التدفق في خطوط الأنابيب للتعامل مع كمية أكبر من السوائل.
أظهرت النتائج تأثير إيجابي لاستخدام الطلاء النانوني على تحسين سلامة خط الأنابيب وتقليل القدرة الكهربية التي تحتاجها المضخات والتي لها تأثير إيجابي على تقليل انبعاثات الكربون المكافئة وتتوافق هذه الاستراتيجية تماما مع المبادرات الرامية إلى مكافحة تغير المناخ العالمي.
